王慧琴，魏 志

北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司

基于單片機(jī)的智能溫度調(diào)節(jié)裝置

王慧琴，魏 志

北京科東電力控制系統(tǒng)有限責(zé)任公司

溫度控制是許多場(chǎng)合中的重要環(huán)節(jié)，而采用單片機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度的自動(dòng)控制就顯得非常的實(shí)時(shí)、簡(jiǎn)單和靈活，為此，本設(shè)計(jì)采用了單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)，設(shè)計(jì)了該溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。該裝置主要由溫度設(shè)定電路，溫度顯示電路，溫度測(cè)量電路和調(diào)溫電路四部分組成。用戶可根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合，由溫度設(shè)定電路提前設(shè)定好預(yù)控制的溫度，并送去顯示電路顯示，同時(shí)測(cè)量電路會(huì)測(cè)出當(dāng)前環(huán)境的溫度，也會(huì)在顯示電路上顯示。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)測(cè)量值和設(shè)定值自動(dòng)的去選擇控制電路類型。從而對(duì)溫度進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)。

溫度；STC 89C 52單片機(jī)；1602液晶顯示；DS18B20

前言

單片機(jī)是大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，屬于第四代電子計(jì)算機(jī)。它是把中央處理單元CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、定時(shí)∕計(jì)數(shù)器以及I∕O輸入輸出接口電路等主要計(jì)算機(jī)部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計(jì)算機(jī)，它的特點(diǎn)是：功能強(qiáng)大、運(yùn)算速度快、體積小巧、價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠、應(yīng)用廣泛。由此可見(jiàn)，采用單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡(jiǎn)單和靈活性大等優(yōu)點(diǎn)，而且可以大幅度的提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大的提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，選用單片機(jī)來(lái)對(duì)溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最常用的辦法。

溫度控制技術(shù)按照控制目標(biāo)的不同可分為兩類：動(dòng)態(tài)溫度跟蹤與恒值溫度控制。動(dòng)態(tài)溫度跟蹤實(shí)現(xiàn)的控制目標(biāo)是使被控對(duì)象的溫度值按預(yù)先設(shè)定好的曲線進(jìn)行變化。恒值溫度控制的目的是使被控對(duì)象的溫度穩(wěn)定在某一設(shè)定溫度范圍內(nèi)。本設(shè)計(jì)就是一個(gè)恒值溫度控制器。

1 系統(tǒng)硬件方案設(shè)計(jì)

1.1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思路

本設(shè)計(jì)的硬件框圖如圖1.1所示。本設(shè)計(jì)選用的單片機(jī)為STC89C52單片機(jī)，顯示裝置為1602液晶顯示器，測(cè)溫元件為DS18B20，繼電器為JQC-3F（T73）電磁繼電器，用戶可根據(jù)應(yīng)用環(huán)境，通過(guò)按鍵預(yù)先設(shè)定溫控箱的溫度，并由1602顯示出來(lái)。而DS18B20會(huì)測(cè)量溫控箱的溫度，同時(shí)也會(huì)在1602上顯示。用戶可以很明顯的在1602上看出當(dāng)前采用的是升溫電路還是降溫電路。本系統(tǒng)規(guī)定上下限的誤差值為±2℃。本設(shè)計(jì)按一次加鍵增加0.5℃，按一次減鍵減少0.5℃，實(shí)際使用中用戶中可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行程序調(diào)整。

圖1 .1溫度自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置的硬件框圖

1.2 硬件電路的概述

本設(shè)計(jì)的硬件部分主要包括以下幾個(gè)部分：STC89C52單片機(jī)主控模塊電路、溫度設(shè)定電路、測(cè)溫電路、顯示電路、溫度調(diào)節(jié)電路。

1.2.1 STC89C52單片機(jī)主控模塊電路

STC89C52單片機(jī)的主控模塊電路即單片機(jī)的最小系統(tǒng)，包括單片機(jī)的電源電路、晶振電路和復(fù)位電路。

本設(shè)計(jì)單片機(jī)的電源電路采用的是兩個(gè)104PF的瓷介電容和一個(gè)50V100uf的電解電容構(gòu)成單片機(jī)的電源電路，這樣做的好處是可以濾除外界電源供電時(shí)帶來(lái)的干擾，使得單片機(jī)的工作更穩(wěn)定。

本設(shè)計(jì)單片機(jī)的晶振電路采用的是單片機(jī)的內(nèi)部振蕩方式。

本設(shè)計(jì)單片機(jī)的復(fù)位電路采用的是手動(dòng)復(fù)位電路。

1.2.2 溫度設(shè)定電路

本系統(tǒng)采用的設(shè)定值按鍵輸入電路如圖1.2所示。

圖1 .2設(shè)定值按鍵輸入電路

在軟件編程中提前給單片機(jī)一個(gè)輸入值，本設(shè)計(jì)中輸入的是27℃，按下S1鍵加0.5℃，按下S2鍵減0.5℃，用戶可根據(jù)實(shí)際需要在程序中去調(diào)整這些參數(shù)。

1.2.3 測(cè)溫電路

使用DS18B20溫度傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量時(shí)，單片機(jī)向傳感器發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，溫度轉(zhuǎn)換工作可直接在傳感器中完成。然后，通過(guò)讀命令，單片機(jī)即可從傳感器中的存儲(chǔ)單元中讀入轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，無(wú)需額外添置A∕D轉(zhuǎn)換設(shè)備。對(duì)于DS18B20溫度傳感器的硬件電路，有兩種連接方法，分別是寄生電源供電電路和外部電源供電電路。寄生電源供電電路在進(jìn)行遠(yuǎn)程溫度檢測(cè)時(shí)，無(wú)需本地電源，且當(dāng)缺少外部供電電源時(shí)，傳感器依然可正常工作，但為了實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)，需要占用較多的口線，控制復(fù)雜，且當(dāng)測(cè)量溫度較高時(shí)，由于漏電流的影響，傳感器將無(wú)法保持連續(xù)通訊，影響測(cè)量效果?？紤]到溫度測(cè)量距離較短，且有可靠的外部電源供電，因此為了提高系統(tǒng)的可靠性，本設(shè)計(jì)對(duì)于DS18B20采用的是外部電源供電電路。

1.2.4 顯示電路

顯示電路使用的是一塊1602的液晶顯示電路。

1.2.5 溫度調(diào)節(jié)電路

溫度調(diào)節(jié)電路的設(shè)計(jì)為：通過(guò)按鍵輸入溫度值，讓單片機(jī)根據(jù)傳感器采集回來(lái)的溫度值，自動(dòng)控制加熱器或者冷卻器自動(dòng)工作以達(dá)到指定的溫度值。

2 系統(tǒng)展望

為了使實(shí)際運(yùn)行中此裝置的性能更加穩(wěn)定，安全，可靠，本設(shè)計(jì)還可把光電隔離技術(shù)加進(jìn)來(lái)，光電隔離器可選用TLP52-1，既外形小又價(jià)格宜。